Как сделать бесшовный wifi

Обновлено: 06.07.2024

Сразу напишу важную для понимания вещь. Для квартиры до 3, а то и 4 комнат одного хорошего Wi-Fi роутера хватает в большинстве случаев. Если, конечно, она не сложной конфигурации с длинным коридором и комнатами, выходящими на разные стороны дома.

Важная мысль в том, что Wi-Fi роутеры разные. И различаются они не только количеством антенн. Если в одном роутере за 800 рублей 2 антенны и в другом за 6000 рублей 2 антенны, то зачем платить больше? А вот и не так. Разница в вычислительных возможностях роутера (процессор и оперативная память), в типе и производительности Wi-Fi модуля, в поддерживаемых технологиях, улучшающих работы Wi-Fi (их достаточно много), а не только в децибелах.

Такая штука как Wi-Fi усилители (например, производства Xioami) спасают нечасто, если, конечно, они не подключены по проводу к основному роутеру. Если проводного подключения нет, то они ловят тот же слабый сигнал Wi-Fi, который вы хотите сделать сильным, и раздают его. Получается, что скорость раздачи хорошая (вы видите сильный сигнал Wi-Fi), так как усилитель рядом, но между основным роутером и усилителем сигнал слабый, поэтому вы получаете почти такой же слабый сигнал, что и раньше.

Если у вас большая площадь помещений или сложная конфигурация, или разные постройки, или несколько этажей, тогда нужно ставить дополнительные точки доступа Wi-Fi. Обязательно подключенные кабелем к вводному роутеру. Неправильно думать, что нужно поставить один супермощный роутер, самый дорогой и с максимальным количеством антенн, это вас не спасёт в большом доме, сигнал будет затухать в стенах и перекрытиях.

Лучше поставить несколько точек меньшей мощности. И здесь есть проблема.

Проблема нескольких точек Wi-Fi

Обычно считают таким образом, чтобы одна точка доступа работала на помещение, в котором она сама находится, плюс на помещения, отделённые одной стеной. Тогда сигнал будет везде хорошим.

Важно отметить отличие роутера от точки доступа. Роутер помимо раздачи Wi-Fi умеет координировать локальную сеть (раздавать IP адреса всем подключенным к нему устройствам) и работать с вводом интернета. Ну и реализует ещё много вещей: настройки доступа в интернет и извне, проброс портов, файловый сервер на USB порте, USB модем и так далее. В общем, на входе интернета в дом должен быть именно роутер. А точка доступа просто раздаёт Wi-Fi. В категории профессионального оборудования роутеры и точки доступа разделены, это разные устройства, так как роутер обычно стоит в щите, а точки доступа распределены по помещениям.

На обе точки доступа мы поставим одинаковый пароль и одинаковое имя сети думая, что теперь они будут работать бесшовно. Но нет! В такой сети не будет происходить автоматическое переключение между точками доступа. То есть, мы с телефона подключились к сети, когда первая точка доступа была совсем рядом. Потом ушли от неё ко второй точке доступа. Автоматического переключения не произойдёт, потому что телефон будет видеть первую точку. То есть, интернет будет совсем слабый, поскольку точка далеко, но телефон от неё не отключится, даже если мы находимся совсем рядом со второй точкой. Нам придётся вручную выбрать новую сеть или выключить и включить Wi-Fi, телефон подключится к более мощной сети. Или отойти ещё дальше, чтобы первая точка доступа совсем потерялась, и наш девайс подключился к более мощной. Лучше в этом случае делать у двух сетей разные имена, чтобы можно было переключаться между ними вручную, хоть это и неудобно. Если площадь помещений большая или этажей много, переключаться вручную придётся часто.

Я обычно проектирую в зависимости от задачи один из трёх вариантов: Keenetic для некрупных сетей (квартира, 2-3 точки доступа), Ubiquiti или TP-Link Omada для более крупных сетей с повышенными требованиями. TP-Link и Ubiquiti во многом схожи, выбор зачастую остаётся за заказчиком. У Ubiquiti в последнее время бывают большие сроки поставки, с TP-Link таких проблем не наблюдается.

Бесшовный Wi-Fi на Ubiquiti

Диаметр точки 175мм, глубина 43мм. Она выглядит довольно неплохо, можно разместить на стене или на потолке, дизайн помещения точка не испортит. Чуть подсвечивается (цвет означает состояние точки), но подсветку можно отключить.

Разумеется, при наличии нескольких точек доступа гораздо удобнее поставить PoE коммутатор в щите, а не отдельные PoE инжекторы.

Настройка всех точек в одной сети происходит со специального программного обеспечения UniFi Controller, оно видит все точки, позволяет их обновлять и менять настройки всех сразу. А все устройства, подключенные по Wi-Fi, видят одну сеть независимо от количества точек доступа, переключение автоматическое. Переключения между сетями вы не замечаете, можно спокойно ходить по дому и скачивать файл без перерыва. Можно говорить по Скайпу, в момент переключения между точками будет секундное пропадание сети.

Вот так в интерфейсе управления контроллером UniFi выглядит список устройств. Это три точки доступа и коммутатор. Интерфейс открыт в браузере.

То есть, точки доступа можно свободно добавлять в сеть или убирать из сети, можно менять настройки Wi-Fi (имя и пароль сети) в одной программе сразу для всех точек, сколько бы их ни было.

Можно создавать разные сети Wi-Fi с разными правами доступа подключенных пользователей.

Доступ к интерфейсу UniFi Controller можно организовать через учётную запись в облаке UniFi, это позволит удалённо администрировать сеть.

Кстати, через контроллер можно также видеть все параметры коммутатора: на какой порт что подключено, куда отдаётся питание. Можно удалённо перезагрузить какое-то устройство по питанию PoE.

Выбор точек доступа у Ubiquiti огромный, на любые потребности. Есть много вариантов уличных точек доступа.

Есть удобные точки доступа в виде настенных LAN розеток. Это модели AP In-Wall.

Такая розетка не влезет в рамку с обычными розетками, зато она питается через PoE, у неё два порта (с возможностью выдачи питания PoE), раздаёт интернет на скорости до 867 мегабит в секунду, частота 2.4 и 5 ГГц. Стоимость 7300 рублей. Отличный вариант для организации Wi-Fi в отдельной комнате, в которую не добивает основной роутер.

Кстати, система может вполне работать без контроллера, аппаратного или программного. Контроллер нужен для настройки, контроля, удалённого управления и обновления программного обеспечения. Так что для простых сетей можно поставить контроллер на любой компьютер, настроить и далее запускать по необходимости.

Бесшовный Wi-Fi на Keenetic

Отличия от Ubiquiti:

Настройка через Web интерфейс основного роутера, не требуется отдельное устройство-контроллер
У роутеров и точек доступа Keenetic Buddy нет возможности питания через PoE, нужна розетка
Роутеры не такие красивые, как точки доступа Ubiquiti. Выглядят как обычные роутеры. Открыто на стену или потолок не повесить
Нет уличных точек доступа
Нет моделей с питанием PoE

То есть, есть и плюсы и минусы. Как правило, всё зависит от размера объекта и пожеланий заказчика по внешнему виду. И бюджета системы.

TP-link Omada

Ассортимент оборудования похож на Ubiquiti: есть коммутаторы с PoE и без него, роутеры, точки доступа разных типов (внутренние, уличные, настенные), контроллер сети.

Контроллер сети здесь также может быть программный (просто программа для Windows или Linux для установки на любой компьютер) или аппаратный (называется OC200 или более продвинутая модель OC300).

Вот ассортимент точек доступа WI-Fi с поддержкой Wi-Fi 6:

У Omada есть две модули роутеров: ER605 (от 4 тысяч рублей) и ER7206. Контроллер точек доступа Omada нужен отдельный в любом случае, в роутер он не включен.

Если сравнивать стоимость компонентов Ubiquiti и Omada, то Omada несколько дешевле. К тому же, это оборудование гораздо проще купить (есть во всех магазинах электроники, включая Озон). Но Ubiquiti считается более надёжным и профессиональным.

Проектирование Wi-Fi сети

Компьютерную сеть серьёзнее одного-двух точек доступа надо проектировать с учётом предполагаемой нагрузки на сеть и всех подключаемых устройств. К компьютерной сети относится не только Wi-Fi, а ещё проводные подключения, видеонаблюдение, домофония, иногда контроль доступа, файловое хранилище. Также туда часто подключается аудио-видео оборудование, у которого особые требования к скорости работы сети.

Я могу спроектировать грамотную и быструю компьютерную сеть для любых помещений. В проект будет входить расстановка оборудования, схемы монтажа кабелей, рекомендации по монтажу, схема сборки слаботочного шкафа, подбор оборудования. Проект может включать все слаботочные системы: видеонаблюдение, охранную и пожарную сигнализацию, домофонию, аудиосистемы фонового звука или домашний кинотеатр.

Вот пример слаботочного шкафа, собранного по моему проекту:

Стоимость и срок выполнения работы зависят от того, что требуется спроектировать.

Разбираемся с технологиями роуминга (Handover, Band steering, IEEE 802.11k, r, v) и проводим пару наглядных экспериментов, демонстрирующих их работу на практике.

Введение

Беспроводные сети группы стандартов IEEE 802.11 сегодня развиваются чрезвычайно быстро, появляются новые технологии, новые подходы и реализации. Однако с ростом количества стандартов в них все сложнее становится разобраться. Сегодня мы попытаемся описать несколько наиболее часто встречающихся технологий, которые относят к роумингу (процедуре повторного подключения к беспроводной сети), а также посмотреть, как работает бесшовный роуминг на практике.

Handover или «миграция клиента»

Подключившись к беспроводной сети, клиентское устройство (будь то смартфон с Wi-Fi, планшет, ноутбук или ПК, оснащенный беспроводной картой) будет поддерживать беспроводное подключение в случае, если параметры сигнала остаются на приемлемом уровне. Однако при перемещении клиентского устройства сигнал от точки доступа, с которой изначально была установлена связь, может ослабевать, что рано или поздно приведет к полной невозможности осуществлять передачу данных. Потеряв связь с точкой доступа, клиентское оборудование произведет выбор новой точки доступа (конечно же, если она находится в пределах доступности) и осуществит подключение к ней. Такой процесс и называется handover. Формально handover — процедура миграции между точками доступа, инициируемая и выполняемая самим клиентом (hand over — «передавать, отдавать, уступать»). В данном случае SSID старой и новой точек даже не обязаны совпадать. Более того, клиент может попадать в совершенно иную IP-подсеть.

Как в старой, так и в новой сети у клиента будет присутствовать доступ в интернет, однако все установленные подключения будут сброшены. Но проблема ли это? Обычно переключение не вызывает затруднений, так как все современные браузеры, мессенджеры и почтовые клиенты без проблем обрабатывают потерю соединения. Примером такого переключения может служить переход из кинозала в кафе внутри одного крупного торгового центра: только что вы обменялись с друзьями впечатлениями от нашумевшего блокбастера, а теперь готовы поделиться с ними фотографией кулинарного шедевра — нового десерта от шеф-повара.
Увы, в реальности все не так гладко. Все большую популярность набирают голосовые и видеовызовы, передаваемые по беспроводным сетям Wi-Fi, — независимо от того, используете ли вы Skype, Viber, ~~Telegram~~, WhatsApp или какое-либо иное приложение, возможность перемещаться и при этом продолжать разговор без перерыва бесценна. И здесь возникает проблема минимизации времени переключения. Голосовые приложения в процессе работы отправляют данные каждые 10–30 мс в зависимости от используемого кодека. Потеря одного или пары таких пакетов с голосом не вызовет раздражения у абонентов, однако, если трафик прервется на более продолжительное время, это не останется незамеченным. Обычно считается, что прерывание голоса на время до 50 мс остается незамеченным большинством собеседников, тогда как отсутствие голосового потока в течение 150 мс однозначно вызывает дискомфорт.

Для минимизации времени, затрачиваемого на повторное подключение абонента к медиасервисам, необходимо вносить изменения как в опорную проводную инфраструктуру (позаботиться, чтобы у клиента не менялись внешний и внутренний IP-адреса), так и в процедуру handover, описанную ниже.

Handover между точками доступа:

Определить список потенциальных кандидатов (точек доступа) для переключения.
Установить CAC-статус (Call Admission Control — контроль доступности вызовов, то есть, по сути, степень загруженности устройства) новой точки доступа.
Определить момент для переключения.
Переключиться на новую точку доступа:

В беспроводных сетях стандартов IEEE 802.11 все решения о переключении принимаются клиентской стороной.

Band steering

Технология band steering позволяет беспроводной сетевой инфраструктуре пересаживать клиента с одного частотного диапазона на другой, обычно речь идет о принудительном переключении клиента с диапазона 2,4 ГГц в диапазон 5 ГГц. Хотя band steering и не относится непосредственно к роумингу, мы все равно решили упомянуть его здесь, так как он связан с переключением клиентского устройства и поддерживается всеми нашими двухдиапазонными точками доступа.

В каком случае может возникнуть необходимость переключить клиента в другой частотный диапазон? Например, такая необходимость может быть связана с переводом клиента из перегруженного диапазона 2,4 ГГц в более свободный и высокоскоростной 5 ГГц. Но бывают и другие причины.

Стоит отметить, что на данный момент не существует стандарта, жестко регламентирующего работу описываемой технологии, поэтому каждый производитель реализовывает ее по-своему. Однако общая идея остается примерно схожей: точки доступа не анонсируют клиенту, выполняющему активный скан, SSID в диапазоне 2,4 ГГц, если в течение некоторого времени была замечена активность данного клиента на частоте 5 ГГц. То есть точки доступа, по сути, могут просто умолчать о наличии поддержки диапазона 2,4 ГГц, в случае если удалось установить наличие поддержки клиентом частоты 5 ГГц.

Выделяют несколько режимов работы band steering:

Принудительное подключение. В этом режиме клиенту в принципе не сообщается о наличии поддержки диапазона 2,4 ГГц, конечно же, если клиент обладает поддержкой частоты 5 ГГц.
Предпочтительное подключение. Клиент принуждается к подключению в диапазоне 5 ГГц, только если RSSI (Received Signal Strength Indicator) выше определенного порогового значения, в противном случае клиенту позволяется подключиться к диапазону 2,4 ГГц.
Балансировка нагрузки. Часть клиентов, поддерживающих оба частотных диапазона, подключаются к сети 2,4 ГГц, а часть — к сети 5 ГГц. Данный режим не позволит перегрузить диапазон 5 ГГц, если все беспроводные клиенты поддерживают оба частотных диапазона.

Конечно же, клиенты с поддержкой только какого-либо одного частотного диапазона смогут подключиться к нему без проблем.

На схеме ниже мы попытались графически изобразить суть технологии band steering.

Технологии и стандарты

Вернемся теперь к самому процессу переключения между точками доступа. В стандартной ситуации клиент будет максимально долго (насколько это возможно) поддерживать существующую ассоциацию с точкой доступа. Ровно до тех пор, пока уровень сигнала позволяет это делать. Как только возникнет ситуация, что клиент более не может поддерживать старую ассоциацию, запустится процедура переключения, описанная ранее. Однако handover не происходит мгновенно, для его завершения обычно требуется более 100 мс, а это уже заметная величина. Существует несколько стандартов управления радиоресурсами рабочей группы IEEE 802.11, направленных на улучшение времени повторного подключения к беспроводной сети: k, r и v. В нашей линейке Auranet поддержка 802.11k реализована на точке доступа CAP1200, а в линейке Omada на точках доступа EAP225 и EAP225-Outdoor реализованы протоколы 802.11k и 802.11v.

802.11k

Данный стандарт позволяет беспроводной сети сообщать клиентским устройствам список соседних точек доступа и номеров каналов, на которых они работают. Сформированный список соседних точек позволяет ускорить поиск кандидатов для переключения. Если сигнал текущей точки доступа ослабевает (например, клиент удаляется), устройство будет искать соседние точки доступа из этого списка.

802.11r

Версия r стандарта определяет функцию FT — Fast Transition (Fast Basic Service Set Transition — быстрая передача набора базовых служб), позволяющую ускорить процедуру аутентификации клиента. FT может использоваться при переключении беспроводного клиента с одной точки доступа на другую в рамках одной сети. Могут поддерживаться оба метода аутентификации: PSK (Preshared Key — общий ключ) и IEEE 802.1Х. Ускорение осуществляется за счет сохранения ключей шифрования на всех точках доступа, то есть клиенту не требуется при роуминге проходить полную процедуру аутентификации с привлечением удаленного сервера.

802.11v

IEEE 802.11k в деталях

Стандарт расширяет возможности RRM (Radio Resource Management) и позволяет беспроводным клиентам с поддержкой 11k запрашивать у сети список соседних точек доступа, потенциально являющихся кандидатами для переключения. Точка доступа информирует клиентов о поддержке 802.11k с помощью специального флага в Beacon. Запрос отправляется в виде управляющего (management) фрейма, который называют action frame. Точка доступа отвечает также с помощью action frame, содержащего список соседних точек и номера их беспроводных каналов. Сам список не хранится на контроллере, а генерируется автоматически по запросу. Также стоит отметить, что данный список зависит от местоположения клиента и содержит не все возможные точки доступа беспроводной сети, а лишь соседние. То есть два беспроводных клиента, территориально находящиеся в разных местах, получат различные списки соседних устройств.

Обладая таким списком, клиентскому устройству нет необходимости выполнять скан (активный или пассивный) всех беспроводных каналов в диапазонах 2,4 и 5 ГГц, что позволяет сократить использование беспроводных каналов, то есть высвободить дополнительную полосу пропускания. Таким образом, 802.11k позволяет сократить время, затрачиваемое клиентом на переключение, а также улучшить сам процесс выбора точки доступа для подключения. Кроме этого, отсутствие необходимости в дополнительных сканированиях позволяет продлить срок жизни аккумулятора беспроводного клиента. Стоит отметить, что точки доступа, работающие в двух диапазонах, могут сообщать клиенту информацию о точках из соседнего частотного диапазона.

Мы решили наглядно продемонстрировать работу IEEE 802.11k в нашем беспроводном оборудовании, для чего использовали контроллер AC50 и точки доступа CAP1200. В качестве источника трафика использовался один из популярных мессенджеров с поддержкой голосовых звонков, работающий на смартфоне Apple iPhone 8+, заведомо поддерживающий 802.11k. Профиль голосового трафика представлен ниже.

Как видно из диаграммы, использованный кодек генерирует один голосовой пакет каждые 10 мс. Заметные всплески и провалы на графике объясняются небольшой вариацией задержки (jitter), всегда присутствующей в беспроводных сетях на базе Wi-Fi. Мы настроили зеркалирование трафика на коммутаторе, к которому подключены обе точки доступа, участвующие в эксперименте. Кадры от одной точки доступа попадали в одну сетевую карту системы сбора трафика, фреймы от второй — во вторую. В полученных дампах отбирался только голосовой трафик. Задержкой переключения можно считать интервал времени, прошедший с момента пропадания трафика через один сетевой интерфейс, и до его появления на втором интерфейсе. Конечно же, точность измерения не может превышать 10 мс, что обусловлено структурой самого трафика.

Итак, без включения поддержки стандарта 802.11k переключение беспроводного клиента происходило в среднем в течение 120 мс, тогда как активация 802.11k позволяла сократить эту задержку до 100 мс. Конечно же, мы понимаем, что, хотя задержку переключения удалось сократить на 20 %, она все равно остается высокой. Дальнейшее уменьшение задержки станет возможным при совместном использовании стандартов 11k, 11r и 11v, как это уже реализовано в домашней серии беспроводного оборудования DECO.

Однако у 802.11k есть еще один козырь в рукаве: выбор момента для переключения. Данная возможность не столь очевидна, поэтому мы бы хотели упомянуть о ней отдельно, продемонстрировав ее работу в реальных условиях. Обычно беспроводной клиент ждет до последнего, сохраняя существующую ассоциацию с точкой доступа. И только когда характеристики беспроводного канала становятся совсем плохими, запускается процедура переключения на новую точку доступа. С помощью 802.11k можно помочь клиенту с переключением, то есть предложить произвести его раньше, не дожидаясь значительной деградации сигнала (конечно же, речь идет о мобильном клиенте). Именно моменту переключения посвящен наш следующий эксперимент.

Качественный эксперимент

Переместимся из стерильной лаборатории на реальный объект заказчика. В помещении были установлены две точки доступа с мощностью излучения 10 дБм (10 мВт), беспроводной контроллер и необходимая поддерживающая проводная инфраструктура. Схема помещений и места установки точек доступа представлены ниже.

Беспроводной клиент перемещался по помещению, совершая видеозвонок. Сначала мы отключили поддержку стандарта 802.11k в контроллере и установили места, в которых происходило переключение. Как видно из представленной ниже картинки, это случалось на значительном удалении от «старой» точки доступа, вблизи «новой»; в этих местах сигнал становился очень слабым, а скорости едва хватало для передачи видеоконтента. Наблюдались заметные лаги в голосе и видео при переключении.

Затем мы включили поддержку 802.11k и повторили эксперимент. Теперь переключение происходило раньше, в местах, где сигнал от «старой» точки доступа все еще оставался достаточно сильным. Лагов в голосе и видео зафиксировано не было. Место переключения теперь переместилось примерно на середину между точками доступа.

В этом эксперименте мы не ставили перед собой цели выяснить какие бы то ни было численные характеристики переключения, а лишь качественно продемонстрировать суть наблюдаемых различий.

Заключение

Все описанные стандарты и технологии призваны улучшить опыт использования клиентом беспроводных сетей, сделать его работу более комфортной, уменьшить влияние раздражающих факторов, повысить общую производительность беспроводной инфраструктуры. Надеемся, что мы смогли наглядно продемонстрировать преимущества, которые получат пользователи после внедрения данных опций в беспроводных сетях.

Можно ли в 2018 году прожить в офисе без роуминга? На наш взгляд, такое вполне возможно. Но, попробовав раз перемещаться между кабинетами и этажами без потери соединения, без необходимости повторно устанавливать голосовой или видеовызов, не будучи вынужденным многократно повторять сказанное или переспрашивать, — от этого будет уже нереально отказаться.

В обычной квартире для многих пользователей беспроводного интернета достаточно одного более-менее мощного роутера. Однако если речь идет о целом загородном доме или офисе, когда нужно покрыть wifi сигналом достаточно большую площадь помещения, остро встает вопрос организации сети с бесшовным роумингом. В этой статье подробно обсудим, что это такое, как сделать и настроить в квартире или загородном доме wifi сеть с бесшовным роумингом на примере нескольких комплектов оборудования от TP-Link, Tenda и Keenetic (бывший Zyxel).

Что такое бесшовный wifi роуминг простыми словами?

Схема работает следующим образом. Вы устанавливаете в квартире или доме несколько совместимых между собой беспроводных точек доступа, которые определенным образом настроены между собой. Вы подключаете свой смартфон или ноутбук к интернету через wifi.

Как сделать бесшовный wifi?

На сегодняшний день существует три способа настроить wifi сеть с бесшовный роумингом внутри нее:

Функция бесшовного роуминга WiFi в наши дни доступна не только в сложном в настройке профессиональном оборудовании, типа Ubiquiti, Cisco и Mikrotik, но и в массовом сегменте среди моделей TP-Link, Keenetic, Asus и Tenda. О некоторых из них поговорим в этой статье.

Mesh системы

Плюсом способа является то, что от него не требуется делать никаких дополнительных настроек, кроме того, чтобы придумать название для сети и пароль. Также к такой системе в зависимости от модели можно подключить несколько дополнительных компонентов и тем самым еще больше расширить зону покрытия сети.

Основным минусом может быть их стоимость. То есть у вас дома уже есть WiFi роутер, а надо докупать еще отдельное оборудование, что может ударить по карману.

У нас на обзоре было много моделей mesh систем от разных брендов. Вот те, которые показались нам наиболее интересными по соотношению цены и качества.

TP-Link Deco

Tenda Nova

Zyxel Multy

Zyxel Multy U. Бренд по стоимости оборудования стремится к сегменту премиальности. Данная mesh система тоже не исключение, она самая дорогая из нашей подборки, но при этом наиболее качественно выполненная. В дополнение к этому у устройств очень интересный стильный дизайн, так что они будут настоящим украшением интерьера квартиры или дома. Но есть и недочеты, главным из которых является необходимость ручного подключения каждого нового модуля к основному.

Несколько роутеров

Но кроме отдельных систем производители сегодня стремятся наполнить линейки своих моделей роутерами со встроенной поддержкой бесшовного wifi роуминга. Плюс такого универсального устройства в том, что вы можете купить один единственный маршрутизатор и пользоваться им, как обычно. Но при необходимости расширить свою сеть просто купить еще один роутер этого же бренда с данной технологией и настроить его в режиме репитера от первого. И ваша сеть автоматически будет бесшовной. В результате снимается необходимость покупать отдельный комплект, а значит вы экономите свои средства.

Keenetic

Из доступных вариантов рекомендую присмотреться к уже проверенным роутерам новой линейки Keenetic (не путать с устаревшими Zyxel Keenetic) с обновленной системой Keenetic OS 2.13. Например, если вы пользуетесь на постоянной основе моделью Keenetic Viva, до достаточно обзавестись еще одной, допустим, Speedster или Runner 4G, и перевести его в режим точки доступа. И установить в другой комнате квартиры. После чего площадь стабильного покрытия вашей сети увеличится, а WiFi при этом будет с бесшовным роумингом.

В последние маршрутизаторы Asus также интегрируется функция бесшовного роуминга под названием AiMesh. Она позволяет без дополнительных настроек подключать между собой два устройства данной фирмы для работы в одной WiFi сети. Из недорогих вариантов можно рассмотреть наборы из двух маршрутизаторов RT-AC66U B1, RT-AC67U и RT-AC68U

Роутер + wifi репитеры

Одним из оптимальных вариантов по соотношению стоимости и предоставляемым функционалом можно назвать сеть, состоящую из одного основного wifi роутера и нескольких повторителей сигнала с поддержкой бесшовного роуминга.

С одной стороны, в таком наборе имеются сильные стороны двух предыдущих. То есть можно сначала использовать маршрутизатор отдельно, а потом докупить к нему беспроводные репитеры.
С другой, приобретение небольших и ограниченных по функционалу усилителей гораздо бюджетнее, чем полноценного второго роутера, все возможности которого использоваться не будут. А значит вы не переплатите лишних денег за ненужные настройки.

Для организации такой схемы рекомендую обратиться внимание на современные роутеры TP-Link с поддержкой последней прошивки, в которой реализована технология OneMesh. Например, Archer AX50. Линейка репитеров пока еще не так разнообразна, но с внедрением новых стандартов она будет расширяться

Универсальную инструкцию по подключению друг к другу беспроводных устройств и настройке wifi с бесшовным роумингом невозможно. Причина в том, что у каждого производителя кардинально отличаются приложения и меню для создания сети. Поэтому уже мы подготовили для вас ряд отдельных инструкций по каждому бренду и будем дополнять их новыми статьями.

В статье рассмотрены вопросы, касающиеся построения бесшовной Wi-Fi сети (беспроводной сети с бесшовным роумингом) в загородном доме. Бесшовная беспроводная сеть подразумевает создание единого информационного пространства, в состав которого входят от двух до нескольких десятков источников сигнала (точек доступа (ТД)) и в котором клиентские устройства (абоненты беспроводной сети: ноутбуки, смартфоны, планшеты и т.д.) могут перемещаться без потери связи. Переключение от одной ТД к другой происходит автоматически, при этом в качестве предпочтительной ТД выбирается та, сигнал которой лучше.

1. Стандарты WI-FI

1.1 Действующие стандарты Wi-Fi:

IEEE 802.11a;
IEEE 802.11b;
IEEE 802.11g;
IEEE 802.11n (Wi-Fi 4 – принятое упрощенное название);
IEEE 802.11ac (Wi-Fi 5);
IEEE 802.11ax (Wi-Fi 6, сертификация Wi-Fi Alliance вышла 16.09.2019).

Современные беспроводные сети строятся с использованием стандартов Wi-Fi 4 и Wi-Fi 5. При этом при использовании Wi-Fi 4 обеспечивается обратная совместимость с 802.11b и 802.11g, что позволяет использовать старые устройства для доступа в сеть. 802.11a имеет совместимость с Wi-Fi 5 и может пригодиться для подключения очень старого ноутбука к беспроводной сети.

Последнее время производители оборудования для построения беспроводных сетей отказываются от поддержки 802.11a. IEEE 802.11ac поддерживается не всеми клиентскими устройствами, включая современные смартфоны.

В таблице приведены основные характеристики стандартов Wi-Fi:

1.2. Фактическая полезная нагрузка

Существенная разница между скоростью подключения и фактической полезной нагрузкой обусловлена большим объемом служебной информации,полудуплексной природой Wi-Fi, потерями пакетов при передаче и как следствие затратами на повторную отправку, а также зависит от количества подключенных абонентов. Производители оборудования идут на хитрость и везде указывают скорость подключения.

Кроме того скорость Wi-Fi сети снижается пропорционально снижению уровня сигнала по мере удаления от точки доступа. Так даже на расстоянии более 50 метров скорость может снизиться до нескольких Мбит/с, а при наличии препятствий в виде толстых стен или железобетонных перекрытий уровень сигнала, а вместе с ним и скорость, могут снизиться до минимальных значений (1-2 Мбит/с) уже на расстоянии 10-15 метров. При еще большем снижении уровня сигнала, как правило, происходит разрыв связи.

2. MIMO/MU-MIMO

Как видно из таблицы выше существенный скачок скорости произошел с выходом стандарта Wi-Fi 4. Этого удалось добиться за счет применения технологии MIMO, которая обеспечивает поддержку приема и передачи с использованием нескольких антенн. (В MIMO как раз фишка в том, что передается несколько независимых уникальных потоков, которые формируются на отдельных радиотрактах. А несколько антенн – это всего лишь технология разнесенного приема-передачи, где при передаче один и тот же поток излучается с нескольких антенн, что повышает SNR на приемнике). Точка доступа с поддержкой Wi-Fi 4 может иметь по четыре передающих и принимающих антенны (MIMO 4x4). Чаще встречаются схемы MIMO 3x2 и MIMO 2x2. Клиентские устройства обычно используются MIMO 2x2 или MIMO 2x1.

Таким образом, ТД с MIMO 4x4 может обеспечить скорость до 600 Мбит/с.

Очередное повышение пропускной способности произошло с выходом стандарта Wi-Fi 5. В нем используется технология MU-MIMO, в которой может использоваться до 8 приемников и передатчиков (на точке доступа) и позволяет передавать данные нескольким пользователям в один момент времени, а также увеличена ширина канала (до 160 МГц).

Принцип работы MIMO и MU-MIMO показан на рисунке:

Технология MU-MIMO не завоевала рынок Wi-Fi и вот почему:

Мало MU-MIMO клиентов. То есть почти нет клиентов, поддерживающих явное формирование диаграммы направленности, которое является обязательным требованием для MU-MIMO;
MU-MIMO работает эффективно только при существенном разнесении клиентов в пространстве. В современных высокоплотных сетях обеспечить данное условие невозможно;
Для MU-MIMO необходимо формировать диаграмму направленности при передаче. Это осуществляется с помощью предварительного обмена специальными кадрами. Если необходимо передать небольшой объем данных, то формирование луча может занять больше времени, нежели непосредственная передача данных.

Клиентские устройства Wi-Fi 5 могут поддерживать MIMO 4x4, но чаще всего встречаются схемы MIMO 3x2 и MIMO 2x2 и даже MIMO 2x1.

Стоит учитывать, что ноутбуки, поддерживающие MIMO 4x4, относятся к топовому сегменту, а смартфонов поддерживающих данную конфигурацию на момент написания статьи найти и вовсе не удалось.

Таким образом, максимальная фактическая полезная нагрузка канала связи может достигать 4500 Мбит/с для точки доступа и до 2250 Мбит/с для абонента (для конфигурации 4x4).

При этом, большинство устройств будут передавать данные с более низкой скоростью, примерно пропорциональной количеству антенн и ширине канала.

С учетом вышесказанного в большинстве случаев переплачивать за вот таких «крабов» смысла нет:

3. Диапазоны частот Wi-Fi

Важным отличием Wi-Fi диапазонов является радиус действия. В идеальных условиях радиус действия диапазона 5 ГГц меньше, чем у 2,4 ГГц. Серьезной помехой для более высокочастотного диапазона будет даже листва деревьев, дождь или туман, в то время как низкие частоты менее чувствительны к таким преградам. Поэтому в обычных условиях (дом/квартира) радиус действия примерно в 2 раза больше в пользу диапазона 2,4 ГГц. При этом стандарт 802.11ac, работающий в диапазоне 5 Ггц, поддерживает большую скорость передачи.

Зачастую современное оборудование для построения БЛВС (беспроводная локальная вычислительная сеть) поддерживает оба диапазона. При этом оно стоит в 1,5-2 раза дороже, чем аналогичное с поддержкой только 2,4 ГГц.

Некоторые материалы очень сильно поглощают и/или отражают сигнал, поэтому может сложиться такая ситуация с образованием «мертвых зон»:

4. Выбор диапазона для беспроводной сети

В квартирах диапазон 2,4 ГГц может быть зашумлен соседскими ТД. В загородном доме данная проблема отсутствует (но могут быть исключения в виде соседей, которые выкрутили мощность передатчика точки доступа на максимум), поэтому для организации беспроводной сети предпочтительнее использовать диапазон 2,4 ГГц. Это обеспечит большую зону покрытия и позволит обойтись меньшим количеством ТД. При этом за счет использования ТД с технологией MIMO можно обеспечить полезную скорость сети до 200 Мбит/с на точке доступа и 50-100 Мбит/с для клиентских устройств, чего будет достаточно в 95-99% случаев. Кроме этого стоит помнить, что диапазон 5 ГГц может не поддерживаться некоторыми клиентскими устройствами.

Эффективное расстояние сигнала для диапазона 2,4 ГГц при отсутствии препятствий и сильных помех составляет примерно 100 метров. При определении необходимого количества ТД учитывать данные о затухании сигнала из таблицы:

Например, при прохождении через 2 деревянные стены эффективный прием будет возможен на расстоянии около 9 метров (первое прохождение: 100*30%=30 метров, второе прохождение: 30*30%=9 метров).

По мере снижения уровня сигнала будет снижаться и скорость передачи.

Эффективное расстояние не является главным фактором при проектировании Wi-Fi сети. Существует проблема "скрытой станции" которая проявляется в том, что одно или несколько клиентских устройств могут слышать точку доступа, но не слышать другие клиентские устройства. Из-за особенности полудуплексного доступа к радиосреде (CSMA/CA) это приводит к увеличению количества повторно передаваемых пакетов, как следствие снижение пропускной способности сети. Если клиент слышит точку доступа через стену, то это не значит, то он слышит других клиентов, а это, как мы выяснили, снизит пропускную способность сети.

У всего Enterprise оборудования, которое я видел, есть функционал роуминга из 5 ГГц в 2.4 ГГц. То есть, когда клиент начинает слышать точку доступа хуже -70 dBm в 5 ГГц, он “роумится” на точку, которую слышно лучше и при этом она имеет тот же SSID, даже если она в 2.4 ГГц. Таким образом, нет необходимости держать два SSID под 2.4 и 5 ГГц, это раз. И два – роуминг из 5 ГГц в 2.4 ГГц это вообще не фокус, а обыденность.

!ПРИМЕЧАНИЕ: Если вы планируете использовать Wi-Fi сеть для создания системы видеонаблюдения, следует учесть, что большинство современных моделей беспроводных видеокамер поддерживают только 802.11n. При этом даже при использовании MIMO 4x4 на одну точку доступа можно подключить не более 4 видеокамер. И даже в таком случае возможны подвисания и потеря связи. На самом деле очень много зависит от самих камер видеонаблюдения, какой поток информации они транслируют, сколько мегапикселей матрицы и пр. В этих вопросах лучше проконсультироваться со специалистами.

Для видеонаблюдения лучше всего организовать проводное соединение. Беспроводные камеры можно применить, когда возможность протянуть кабель отсутствует (например, чтобы не портить ремонт).

5. Определение зоны покрытия сети

Перед покупкой оборудования для организации беспроводной сети с бесшовным роумингом нужно определить необходимую зону покрытия. Это может быть дом (часть дома) и двор (его часть) и т.д.

Для более точного определения зоны покрытия нужно понять, где и для чего будет использоваться беспроводная сеть: управление системой «Умный дом», взаимодействие внутри домашней локальный сети, выход в Интернет и т.д.

6. Диаграмма направленности

Важной характеристикой ТД является диаграмма направленности антенны:

всенаправленная;
секторная;
направленная.

7.1 Всенаправленная ТД

Сигнал всенаправленной ТД распространяется равномерно во все стороны:

7.2 Секторная ТД

Диаграмма направленности секторной ТД выглядит следующим образом (сигнал распространяется в определенных направлениях):

7.3 Направленная ТД

ТД с узконаправленной антенной используются для передачи сигнала на расстояния от нескольких сотен метров до нескольких километров в прямой видимости, когда организация альтернативных каналов связи невозможна. При этом в дождь или туман связь будет пропадать. Диаграмма направленности ТД с направленной антенной выглядит так:

Точки доступа делятся на внутренние (для эксплуатации внутри помещений) и внешние (для эксплуатации вне помещений). Внешние точки доступа имеют более широкий температурный диапазон, а также лучше защищены от воздействия окружающей среды.

Зная типы ТД, особенности распространения и ослабления сигнала можно без проблем рассчитать необходимое количество точек доступа с учетом планировки дома и необходимой зоны действия сигнала. При этом рекомендуется располагать точки доступа на каждом этаже, а также установить ТД недалеко от межэтажного проема, т.к. перекрытие очень сильно снижает уровень сигнала.

7. WI-FI контроллер

При бесшовном роуминге во всей области действия Wi-Fi создается сеть с единым названием (идентификатором) и организуется централизованное управление точками доступа. Это обеспечивается посредством контроллера беспроводной сети (Wi-Fi контроллера). Обобщенная схема организации такого подключения выглядит так:

В качестве контролера может выступать специальное устройство или программа. У некоторых производителей в качестве контроллера может выступать одна из точек доступа, которой назначается данная роль.

Wi-Fi контроллер может устанавливаться на персональный компьютер, откуда и осуществляется управление оборудованием. При использовании в качестве контроллера специального устройства или одной из точек доступа управление осуществляется посредством веб-интерфейса (как правило) или специального ПО (консоли).

Кроме очевидных функций по созданию сети контроллер обеспечивает мониторинг радиосреды в зоне покрытия, что позволяет обнаруживать помехи и осуществлять необходимые корректировки в автоматическом режиме (смену каналов точек доступа, подстройку мощности сигнала и т.д.).

Точки доступа соединяются между собой через коммутатор стандартным сетевым кабелем (витая пара), как показано на схеме выше. При этом питание точек доступа осуществляется от самого коммутатора с использованием технологии PoE (коммутатор также должен поддерживать PoE). Применимые модели коммутаторов лучше уточнить у производителя выбранного Wi-Fi оборудования. Стоит учитывать, что длина сетевого кабеля для работы PoE ограничена и зависит от выбранного оборудования. Как правило, она указывается в характеристиках ТД и составляет порядка 60-100 метров.

Если по каким то причинам не получается запитать ТД доступа напрямую от коммутатора с поддержкой PoE или между коммутатором и ТД слишком большое расстояние, может использоваться промежуточный коммутатора или PoE-инжектор (идет в комплекте с некоторыми ТД). Схема использования PoE-инжектора:

Читайте также: